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地球物理学报 2008年第03期杂志 文档列表

FY2D卫星与GOES卫星空间粒子观测结果的对比分析611-617

摘要：风云二号D星（FY2D）搭载的空间粒子探测器可以观测10-300MeV的质子和≥350keV与≥2MeV的电子，卫星在轨测试阶段，空间粒子探测器观测到了空间环境宁静期间地球同步轨道的电子昼夜周期变化的典型特征，并在卫星发射后的12月15日首次观测到了有代表性的2级太阳质子事件（SEP），观测到的较高能量质子比较低能量质子更快地恢复到平静时的状态，通过比较FY2D卫星与GOES卫星的探测结果，既显示了同步轨道区域不同位置高能电子通量扰动时间的一致性，也显示了高能电子通量具强烈的晨昏不对称性，通过对太阳质子事件和地磁平静时期该轨道空间高能粒子环境特征的分析和研究，并与GOEs卫星同期的观测结果进行相关性分析，结果表明仪器确实具备了监测空间环境扰动和预警能力，探测结果可以用于研究地球同步轨道粒子空间分布、起源和传输等科学目的．

三维模式约束的电离层掩星反演方法618-625

摘要：目前电离层掩星数据反演是基于电离层电子密度分布局部球对称近似的Abel反演方法，实际电离层的非球对称性会给电子密度反演结果带来误差．本文研究利用三维电离层模式来提供电子密度水平变化的先验信息约束电离层掩星反演的方法，即三维模式约束法；并将该方法应用于模拟掩星观测数据和实测掩星数据的反演．模拟观测数据的反演结果表明，与Abel反演方法相比，三维模式约束法能够减小反演误差．采用IRI2001模式作为约束，对COSMIC电离层掩星实测数据反演，将反演结果与全球的垂测仪数据进行比较，结果表明，三维模式约束法和Abel反演方法都能很好地反演电离层掩星．

东亚扇区中低纬地区电离层暴的统计分析626-634

摘要：用1957-2006年间515个主相单步发展的磁暴事件，分析东亚扇区4个中低纬台站的电离层扰动类型及电离层暴开始时间，得到该地区电离层暴随纬度、季节和地方时的分布规律．研究表明，中纬区负暴明显，低纬区正暴明显；夏季负暴比正暴多，冬季正暴比负暴多，春秋季正负暴分布表现出明显的纬度差异．在东亚扇区，中纬区负暴开始时间主要分布在夜间及清晨时段，且在正午至午后时段极少发生．低纬区正暴开始时间主要发生在白天时段，且在夜间18～21 LT时段也易发生正暴．中低纬电离层正相暴平均延迟时间在10h以内，负相暴平均延迟时间在10h以上，且中纬区延迟时间明显比低纬区短．电离层暴延迟时间与磁暴主相开始时间对应的地方时很相关，正相暴对白天发生的磁暴比对晚上发生的磁暴响应快些，而负相暴正好相反．但电离层暴延迟时间与磁暴强度之间并没有十分明显的依赖关系．

土星磁层等离子体径向输运的数值模拟635-642

摘要：本文建立了一个包含离心力效应的自洽稳态土星磁层模型，并且用等离子体细丝模型对土星磁层等离子体径向输运进行了数值模拟．模拟结果表明，Dione（土卫四）附近的等离子体可能因为发生离心交换不稳定性（Centrifugal Interchange Instability）而被输运到离土星更远的地方．这种输运现象的发生是由离心力主导的，等离子体的黏滞效应和能量转移对输运过程的影响非常小（几乎可以忽略不计），但土星电离层电导率对输运过程有重要影响，电导率越低，径向输运过程越快，反之，高电导率在一定程度上会阻碍输运的进行．在土星电离层电导率σ=2S时，Dione（距离土星6．3Rs，Rs为土星半径）附近的等离子体在5．52个小时中被输运到距离土星10Rs的地方．本文的模拟结果还表明，密度受到扰动的等离子体是不稳定的，如果洛仑兹力和等离子体热压强梯度不能与离心力平衡，径向输运就会发生．密度大的等离子体在向外输运过程中会绝热膨胀而温度降低，密度小的等离子体则在注入磁层过程中因为绝热压缩而温度升高．

Sq电流系午前午后不对称性现象的来源643-649

摘要：太阳静日变化Sq是地球变化磁场的基本组成部分，Sq的特征反映电离层的电性质和高层大气的潮汐特性．研究Sq的变化特性，能够加深对电离层-热层耦合的认识．准确分离出Sq，为计算地磁指数（如Dst、Kp和AE等）以及空间天气的准确预报提供必要信息．本文利用地磁观测数据，重点分析了北半球Sq形态及其午前午后不对称现象、Sq日变幅的变化特征、不同纬度地区日变幅与太阳天顶角的相关性的差异．研究表明低纬电流系和高纬电流系是引起Sq形态变化的重要来源，也是各种不对称性的主要起因．

流体涡旋中螺旋波不稳定发展的理论研究650-656

摘要：文章利用柱坐标下的流体涡度方程，通过求初始时刻的解析解，研究了螺旋波的不稳定发展问题．结论是：涡旋中螺旋波动之间可以通过基本流耦合相互作用，出现共振不稳定增长．其增长率大小与初始扰动的波数相关，数值计算结果也表明：波动在发展过程中，螺旋带状结构将越来越明显，螺旋角越来越小．

非对称型强飓风中的准平衡流特征分析657-667

摘要：本文在论述飓风发生发展生命史过程中平衡、准平衡和非平衡态动力学特征的基础上，应用PV-ω方法，对具有非轴对称和长时间强度维持特征的飓风Bonnie（1998）进行了反演诊断分析，结果表明：基于非线性平衡模式的平衡流能够描述飓风水平涡旋场的基本特征，而加入准平衡ω方程得到的准平衡流能反映边界层入流、高层出流、眼墙区的剧烈倾斜上升运动和眼心区域的下沉运动．准平衡流描述了具有较长生命史组织化过程的强对流系统，而与其相联系的辐散运动与涡度同量级，证明了飓风准平衡流场具有涡散运动共存的特征，但在边界层顶的入流急流区和高层出流区仍存在高度非平衡态的超梯度流．利用反演的准平衡流场分析发现，当由环境风场低层到高层存在顺切变时，飓风内中尺度对流带移动方向的左侧，有利于强对流单体的发展和新对流单体的形成，右侧则相反，同时强气旋式旋转流场的作用，使得对流单体形成后随基本气流传播至对流减弱区，造成了飓风非对称结构的形成和维持．

中国南部对流层中上层臭氧增加的气象场判识及臭氧变化的多尺度特征668-681

摘要：副热带急流对中国南部地区对流层中上层臭氧浓度的影响程度及地理范围目前还研究较少，且缺乏综合使用常规气象资料及卫星资料来判识对流层中上层臭氧浓度增高的方法．本文利用NCEP再分析与最终分析资料、日本GMS-5地球静止卫星水汽云图资料，以2001年3月27～29日中国南部的临安、昆明、香港臭氧探测个例为基础，结合1996年3月29日香港与2001年4月13日临安对流层中上层高浓度臭氧分布个例对副热带急流对中国南部对流层中上层臭氧浓度的影响进行了详细分析，提出根据气象要素场判识春季中国南部对流层中上层臭氧浓度增高的充分条件为根据卫星水汽图像上的暗区、高空急流入口区的左侧辐合区、高空锋区、对流层中上层≥1PVU的向下伸展的舌状高位涡区来综合判断．本文的分析结果表明，本文个例中对流层中上层高浓度臭氧来自平流层；香港对流层中上层低浓度臭氧来自热带海洋地区．不仅臭氧垂直廓线的多个极小与极大值表明臭氧垂直分布的多尺度变化特征，而且对流层中上层PV分布以及卫星水汽图像分析也表明大气中的多尺度运动对臭氧垂直分布特征有显著影响．本文的结果表明与副热带高空急流相联系的平流层空气侵入不仅发生在中国大陆的较高纬度地区，较低纬度的昆明与香港地区也有平流层空气侵入导致对流层中上层臭氧浓度升高．

一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探682-691

摘要：本文通过对1979～2005年5～10月发生在西太平洋地区的156个副热带高压双脊线过程进行统计分析，发现87．82％的双脊线过程的出现是因为南侧新生一脊线，而且有明显的“季节锁相”，即其发生频数在7月中旬至9月中旬有两个峰值．历年过程中最典型的“南生南存型”双脊线过程的合成分析表明该类双脊线过程形成、维持和消失与副高南侧东风波系统自东南向西北传播发展密切相关．500hPa距平环流演变显示北侧脊线的减弱消失符合气候规律，东风波槽前的异常气旋仅影响副高北侧脊线位置；而东风波槽后的异常反气旋性环流有利于南侧脊线异常发展与维持，造成该类双脊线过程结束后副高异常偏南．进一步分析发现，东风波和西太平洋副热带高压的相互作用改变了副高区域垂直运动分布．这一方面改变了经向风的分布，使500hPa副高南侧脊线区域地转涡度平流项发展；另一方面引起非绝热加热垂直分布不均匀，在两脊线之间诱生一异常气旋性环流，在南侧脊线区生成异常反气旋环流．因此，东风波与西太平洋副热带高压的相互作用可能会造成副高的不连续南退，这对副高预报有一定预示作用．

水平螺旋度与沙尘暴的动力学关系研究692-703

摘要：应用2002-2006年高空流场和地面观测资料，计算近地面至500hPa水平螺旋度的大小．结果表明：水平螺旋度负值中心值越大，500hPa到近地面风速越大，西风增强，风速垂直切变越大，辐合上升运动越强，形成沙尘暴的强度就越强．水平螺旋度负值中心常常在河西走廊附近最强，导致其下游东南方发生沙尘暴．水平螺旋度负值中心与其下游沙尘暴发生强度有一致的对应关系：当水平螺旋度负值中心≤-200m^2／s^2时，未来24小时内该区下游将有沙尘天气出现，当≤-600m^2／s^2时，6小时内该区下游将有能见度小于500m的强沙尘暴天气出现，当≤-1000m^2／s^2时，6小时内该区下游将有能见度小于50m的特强沙尘暴天气出现．

TRMM多卫星降水分析资料揭示的青藏高原及其周边地区夏季降水日变化704-714

摘要：本文在对比了TRMM多卫星降水分析TMPA（TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis）资料和中国643个气象站观测降水量时空分布的基础上，采用2002-2006年夏季TMPA每小时降水量资料，用合成分析和谐波分析的方法研究了青藏高原及其周边地区夏季降水量和降水频率的日变化特征．分析结果表明，平均降水量和降水频率日变化谐波分析的标准振幅显示出青藏高原地区夏季降水具有显著的日变化特征，高原中部地区对流活动日变化最强，其次是高原西南方向的印度半岛地区．谐波分析的位相表明降水量和降水频率最大值出现的时间具有选择性，高原中部降水量最大值多集中在傍晚前后，高原以东的四川盆地通常在夜晚，尤其是在后半夜达到最大值，而长江上游和中下游地区对流活动则分别在上午和下午最为活跃．青藏高原以东地区降水量日变化的位相明显不同于其他陆地地区，也不同于高原中部，具有自西向东传播的信号，四川盆地的夜雨现象可能是高原地区对流活动日变化自西向东传播的结果．

城市冠层结构热力效应对城市热岛形成及强度影响的模拟研究715-726

摘要：本文在城市边界层预报模式中耦合了一个单层冠层模式，此模式能够体现城市冠层结构和人为热源对城市热岛的共同作用．通过传统平板模式和城市冠层模式的模拟结果与自动气象站观测资料对比发现，耦合了城市冠层模式的模拟结果与观测资料更为吻合，尤其能够较好地模拟出城市地区夜间地面的气温变化情况．对北京城市区域的模拟结果进行分析，白家庄地区冠层建筑物使得城市地区气温白天下降，夜晚上升，不考虑人为热源作用时，城市冠层使得白家庄站地面气温白天最低下降2．5℃，夜间气温最大升高为4．7℃．针对模拟区域较小的理想算例模拟结果分析表明，城市冠层模式能够很好地模拟城市地区地表能量平衡关系，体现城市冠层对长短波辐射的封截以及热量存储能力，全天平均净辐射通量由传统模式的43．38W／m^2变为84．19W／m^2，热存储通量白天最大值为278．04W／m^2，夜晚最大释放热存储通量为160．35W／m^2．冠层建筑物和人为热源对夜间城市热岛强度的贡献分别为70．65％和29．35％．城市冠层建筑物对夜间城市热岛的形成起决定性作用．

改进的二维数值波浪水槽在波浪破碎中的应用727-734

摘要：Song和Banner（2002，简称SB02）利用二维数值波浪水槽（Drimer和Agnon开发，并被Segre改进，简称DAS）研究了深水及中等水深下波群破碎，并依据波群内部能量调制和演变特性提出一个新的波浪破碎阈值．本文利用两个DAS改进模型对SB02的波浪破碎结果进行检验和比较，并研究底面斜坡坡度对SB02破碎判据的影响，其中第一个改进模型（简称MDAS1）修正了DAS中某些积分的计算错误，第二个改进模型（简称MDAS2）在自由表面上用三阶元取代原来的线性元．研究表明：MDAS1和DAS的结果非常一致；而MDAS2和MDAS1相比，波浪临界破碎时的造波板振幅、破碎时刻和局部能量极大值的最大平均变化率δ^max都会发生变化，但MDAS2仍然符合SB02提出的破碎阈值．由MDAS1模拟中等水深下波群在坡度为1：500、1：300、1：150和1：100斜坡上的破碎结果表明：随着斜坡变陡，波群的局部能量极大值μ增大，δ^max在临界非破碎情况下微弱变小，在临界破碎情况下急剧增大，SB02提出的破碎阈值在中等水深下坡度小于1：100的斜坡上仍然有效．

利用小波分析重力的长期变化735-742

摘要：运用小波滤波方法估算Chandler和周年项的潮汐因子．本文分析了四个台站（Brussels，Boulder，Membach以及Strasbourg）的观测记录，运用合成潮方法得到重力残差后，用Daubechies小波带通滤波器滤波残差，得到256～512d时间尺度上的序列，根据标准差最小原则确定观测极潮周年和Chandler项的周期，然后利用最小二乘法估算它们的潮汐因子，同时给出未经模型改正的周年重力．由于高阶Daubechies小波构造的滤波器具有良好的频率响应，且能压制信号中的高阶异常成分，使滤波的信号更加光滑，因此计算结果具有更小的均方差，更加可靠．

一阶反转曲线（FORC）图的原理及应用实例743-751

摘要：自然样品中的磁性矿物携带着丰富的环境演化信息．然而在一般情况下，自然样品的磁性是其含有的诸多磁性矿物的综合反映．为了分离这些磁信息，近年来发展了一种新的岩石磁学方法：一阶反转曲线（FORC）图．该方法不但可以确定磁性矿物矫顽力的分布以及磁性矿物颗粒之间磁相互作用的强弱，而且还可以帮助区分磁性矿物的种类和磁畴状态．本文首先详细介绍该方法的基本原理和其物理意义，在此基础上，给出了一个应用FORC图确定含铝的钛磁铁矿玄武岩样品中磁性矿物在加热过程发生转变的研究实例．在两个温度下的FORC图密度分布差的结果表明，这种新方法可以灵敏地检测样品中微弱的磁性矿物改变，因此在岩石磁学、环境磁学和古地磁学研究中具有很好的应用前景．

阿尔金断裂带西段磁组构特征及其构造意义752-761

摘要：变形岩石的磁组构参数Kmax、Kint、Kmin、P、T、F、L、E等可以用来定量地表征构造变形的形状及期次．本文通过对阿尔金断裂带（郭扎错-空喀山口段）中岩石磁组构特征分析，认为该断裂带具多期活动性，变形性状由早到晚依次表现为韧性、韧-脆性及脆性变形，应力机制为剪切以及带有剪切性质的拉伸和压扁，主应力方向为NNE-SSW和近SN向．磁组构特征还表明该断裂带两侧断块相对差异运动在不同地区有所不同，而且它们所经历的构造期次以及各期活动的应力机制、影响程度也有明显区别．此外，磁组构数据显示阿尔金断裂带具有中间变形强、向两侧变形逐渐减弱的准对称特点，其早期变形具有由东往西逐渐减弱的变化规律．由磁组构揭示的应力应变特征与野外露头、显微构造和古应力测量结果一致．

杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义762-769

摘要：对杭州城区四个不同功能区块土壤进行了系统的环境磁学测定，结果表明城市土壤的磁化率平均值为128×10^-8m^3·kg^-1，频率磁化率平均值3．6％（样品数=182），城市土壤呈现明显的磁性增强．城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关，表明城市土壤磁性增强明显区别于自然成土过程引起的以超顺磁性（SP）颗粒为主的表土磁性增强机理．统计分析表明，城市土壤磁化率与软剩磁和饱和等温剩磁（SIRM）呈显著直线正相关，说明亚铁磁性矿物是城市土壤剩余磁性的主要载体．综合等温剩磁获得曲线、热磁曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM／EDX分析，城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，磁性矿物以假单畴-多畴（PSD-MD）颗粒存在，粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒，这些磁性颗粒主要来自燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物．因此，城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段．

中国大陆地壳应力场与构造运动区域特征研究770-781

摘要：系统研究了1918～2006年间中国大陆及其周缘发生的3115个M4．6以上中、强地震的震源机制解，得到中国大陆地壳区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计结果．探讨了大陆应力场的结构，以及周围板块运动对中国大陆应力场影响作用范围及其界线．结果表明，中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时，又受到从贝加尔湖经过大华北直至琉球海沟的广阔范围内存在的方位为170°引张应力场的控制．华北地区大地震的震源机制解反映出，该区地震发生为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果．印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力，控制了喜马拉雅、青藏高原、乃至延伸到天山及其以北的广大地区．在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内，压应力P轴水平分量位于20°～40°，形成了近北东方向的挤压应力场，大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区以及天山等地区．本文结果表明，正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区．证明了青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时，中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动．根据本文最新结果，得到了华北、华南块体之间地壳区域应力场的控制边界线，发现该分界线与大地构造、岩石圈板块构造图等有较大差异，特别是在大别及其以东地区，该分界线向东南偏转，在沿海的温州附近转向东，最终穿过东海直至琉球海沟．台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界，来自北西西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体，直到中国南北地震带南段东部地域的应力场．地震震源机制结果还表明，南北地震带南段西侧其P轴大约为NNE方向，与青藏高原�